Тульский государственный университет, Тула, Россия

О. А. Ерзин, доцент кафедры промышленной автоматики и робототехники, канд. техн. наук, эл. почта: erzin79@mail.ru
В. С. Сальников, профессор кафедры электро- и нанотехнологий, докт. техн. наук, доцент, эл. почта: vsalnikov.prof@yandex.ru
А. А. Маликов, профессор кафедры технологии машиностроения, докт. техн. наук, профессор, эл. почта: andrej-malikov@yandex.ru

Рассмотрены результаты моделирования адаптации переднего угла режущего клина, обеспечиваемого подпружиненным поворотным сектором отрезного резца, к изменяющимся условиям резания на операциях отрезки. Показано что, несмотря на попытку управления вертикальным смещением вершины режущего клина относительно оси заготовки при постоянной жесткости пружины, лучшим из вариантов настройки узла саморегулирования является изменение как предварительной деформации его пружины, так и ее жесткости в зависимости от условий резания, например от подачи на оборот. Техническая реализация представляет значительные трудности, которые связаны с необходимостью оперативного управления этими параметрами узла саморегулирования. Исследования показали, что на операции отрезки для стабилизации сил резания в желаемом диапазоне совершенно недостаточно технически реализуемой в рассмотренном устройстве глубины регулирования переднего угла режущего клина. Установлено, что предложенное техническое решение «интеллектуального» инструмента, использующего принцип саморегулирования переднего угла режущего клина в зависимости от условий резания, на операциях отрезки технически реализуемо. Показано, что он эффективен только в узком диапазоне изменения режимов резания, что обусловлено применением в узле саморегулирования упругого элемента (пружины), определяющего угловое положение поворотного сектора режущего клина в зависимости от нагрузки на него. Для использования предлагаемого подхода в более широком диапазоне изменения условий резания необходимо применять концепции мехатроники в регулировании переднего кинематического угла и совмещать их управлением подачи на основе принципов робастного управления. Подтверждена техническая реализуемость и даны рекомендации по выбору параметров узла саморегулирования предлагаемого устройства резца.

1. Sellmer D. High-performance processing by means of the «intellektualnyq» cutting tools // Werkstatt und Betrieb. 2001. Vol. 3. S. 38–40.
2. Шадский Г. В., Сальников В. С., Ерзин О. А. Принципы регулирования направления вектора внешнего воздействия при лезвийном разрушении материала в режиме реального времени // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2018. Вып. 10. С. 585–590.
3. Шадский Г. В., Сальников В. С., Ерзин О. А. Перспективы управления кинематическими углами режущего клина на операциях точения // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2019. Вып. 12. С. 342–349.
4. Шадский Г. В., Сальников В. С., Ерзин О. А. Анализ технических возможностей кинематическими углами режущего клина при точении // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2019. Вып. 12. С. 360–367.
5. Сальников В. С., Шадский Г. В., Ерзин О. А. Техническое решение отрезного резца с управляемым передним углом // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2024. Вып. 2. С. 3–6.
6. Ерзин О. А. Анализ конструкторского решения «интеллектуального» режущего инструмента для токарных операций отрезки // Вестник Ростовского государственного университета путей сообщения. 2024. № 1. С. 196–204.
7. Пат. 2741397C1 РФ. Резец с изменяемым передним углом / Шадский Г. В., Сальников В. С., Ерзин О. А. ; заявл. 02.09.2020 ; опубл. 25.01.2021.
8. Кушнер В. С., Бургонова О. Ю. Теория стружкообразования : монография. — Омск : Изд-во ОмГТУ, 2011. — 176 с.
9. Zhou L., Guo H., Rong Y. Machining chip breaking prediction // 4th Inernational Machining & Grinding Conference. Troy, Michigan, May 7–10, 2001. — 601 p.
10. GuiGen Ye., ShiFeng Xue, XingHua Tong, LanHong Dai. Influence of cutting conditions on the cutting performance of TiAl6V4 // Advanced Materials Research. 2011. Vol. 337. P. 387–391.
11. Li Zhou. Machining chip-breaking prediction with grooved Inserts in steel turning. Research proposal submitted to the faculty of the worcester polytechnic institute in partial fulfillment of the requirements for the degree of doctor of philosophy in manufacturing engineering by december 2001.
12. Евсеев Л. Л. Исходные положения и зависимости для расчета характеристик динамики процесса резания металлов // Вестник машиностроения. 1995. № 12. С. 3–7.

13. Евсеев Л. Л. Расчет оптимальной скорости резания по коэффициенту динамичности процесса стружкообразования // СТИН. 1994. № 4. С. 41–43.
14. Волков Д. И., Проскуряков С. Л. Разработка модели процесса резания с учетом цикличности формирования стружки // Вестник УГАТУ. Машиностроение. 2011. Т. 15. № 3(43). С. 72–78.
15. Рыжкин А. А., Климов М. М., Сергеев Р. В. Особенности стружкообразования при обработке сталей твердыми сплавами с износостойкими покрытиями // Вестник ДГТУ. 2001. Т. 1. № 1. С. 47–53.
16. Nakayama K., Arai M. The breakability of chip in metal cutting // Proc. Int. Conf. On Manufacturing Engineering, Melbourne, Australia, 1990. P. 6–10.
17. Petar B., Zeljkovic M., Kosec B., Hodolic J. The influence of tool wear on the chip-forming mechanism and tool vibrations // Materials and Technology. 2012. Vol. 46, Iss. 3. P. 279–285.
18. Ачеркан Н. С. Справочник металлиста : в 5 т. Т. 4 / под ред. Н. С. Ачеркан. — М. : Машгиз, 1959. — 778 с.
19. Вульф А. М. Резание металлов. — Л. : Машиностроение, 1973. — 496 с.
20. Сальников В. С., Шадский Г. В., Ерзин О. А. Перспективы управления передним углом режущего клина при технологической обусловленности изменения скорости резания // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2023. № 12. С. 276–284.